La tecnología de imágenes ayuda a detectar enfermedades cardiovasculares mucho antes; sin embargo, los exámenes precisos aún requieren mucho tiempo. Investigadores de la ETH y la Universidad de Zúrich han presentado un método que podría acelerar enormemente las imágenes de resonancia magnética dinámica del flujo sanguíneo.

"Gracias a esta innovación, La resonancia magnética cuantitativa podría hacer un gran progreso, "dice Sebastian Kozerke, Catedrático de Imagen Biomédica en ETH y la Universidad de Zúrich. Trabajó con Valery Vishnevskiy y Jonas Walheim para desarrollar un método que acelera enormemente las llamadas resonancias magnéticas de flujo 4-D.

"En este momento, el registro y el procesamiento posterior de una resonancia magnética de flujo 4-D tarda hasta 30 minutos. Nuestros resultados muestran que esto podría ser posible en cinco minutos en el futuro ". La investigación subyacente se publicó en la revista Inteligencia de la máquina de la naturaleza a principios de esta semana como artículo y portada de la edición de abril.

La tomografía por resonancia magnética (MRT o MRI) es una modalidad clave en el diagnóstico clínico. No presenta riesgos para la salud y proporciona imágenes precisas del interior del cuerpo. Este método se puede utilizar para mostrar partes blandas del cuerpo, como tejidos y órganos, en 3-D y con alto contraste. Es más, Las técnicas de grabación especiales brindan información sobre la dinámica del sistema cardiovascular.

En particular, Las mediciones de resonancia magnética de flujo 4-D permiten la cuantificación de cambios dinámicos del flujo sanguíneo. Estas imágenes dinámicas son muy útiles, particularmente cuando se trata de detectar enfermedades cardiovasculares.

Sin embargo, La resonancia magnética de flujo 4-D convencional tiene un inconveniente importante:el método requiere mucho tiempo. Hoy en día, la grabación de datos se puede completar en el escáner de resonancia magnética en cuatro minutos. Sin embargo, El enfoque de detección comprimido requerido tiene un costo:la reconstrucción de la imagen posterior es iterativa y, por lo tanto, lleva mucho tiempo. Los médicos deben esperar 25 minutos o más para que las imágenes aparezcan en sus computadoras.

Por lo tanto, los resultados de la medición solo estarán disponibles mucho después de que el médico haya completado el examen. Esta es la razón por la que la resonancia magnética de flujo 4-D aún no está establecida en la práctica médica diaria. Actualmente, los cambios en el flujo sanguíneo se diagnostican principalmente mediante ultrasonido, un método que es más rápido pero menos preciso en comparación con la resonancia magnética.

Algoritmos elegantes y eficientes

En el artículo recientemente publicado, los investigadores de ETH y la Universidad de Zurich ilustran una forma en que la reconstrucción de imágenes para la resonancia magnética de flujo 4-D podría hacerse más rápida y, por lo tanto, más práctica. "La solución consta de algoritmos elegantes y eficientes basados ​​en redes neuronales, "explica Kozerke.

Vishnevskiy, Kozerke y Walheim llaman a su nuevo enfoque FlowVN. Se basa en el aprendizaje automático, más específicamente sobre lo que se conoce como aprendizaje profundo; el software aprende a través de los datos presentados durante una etapa de formación. Lo que hace que FlowVN sea tan especial es la eficiencia:el método combina la formación con el conocimiento previo de la medición.

Esto significa que se pueden hacer generalizaciones sobre la base de pocos datos en lugar de requerir miles de ejemplos de entrenamiento. "Como resultado, la red necesita muy poca formación para ofrecer resultados fiables, "explica Vishnevskiy.

Los investigadores pudieron demostrar que este método funciona como se describe en su artículo publicado recientemente. Entrenaron el software utilizando 11 exploraciones de resonancia magnética de sujetos de prueba sanos. Estos datos fueron suficientes para reproducir con precisión el flujo sanguíneo patológico en la aorta de un paciente en una computadora ordinaria en solo 21 segundos. Por lo tanto, el método es muchas veces más rápido que los métodos convencionales y, encima, ofrece mejores resultados.

Avanzando en el diagnóstico clínico

"Esperamos que FlowVN impulse el uso de la resonancia magnética de flujo 4-D en el diagnóstico clínico, ", dice Kozerke. Los datos se reconstruyeron fuera de línea para este estudio. El siguiente paso para el equipo de investigación de Zurich será instalar el software en las máquinas de resonancia magnética clínica". Luego, prevemos estudios de pacientes clínicos más grandes, "dice Kozerke. Los investigadores se benefician de la asociación a largo plazo con los departamentos de radiología y cardiología del Hospital Universitario de Zúrich.

Si las pruebas de seguimiento confirman los resultados obtenidos por el equipo de Kozerke, el método podría algún día abrirse camino en la práctica médica diaria. "Sin embargo, pasarán al menos otros cuatro o cinco años hasta que esto suceda, ", estima Kozerke. Para acelerar el proceso de investigación científica, su equipo hizo que los códigos ejecutables y los ejemplos de datos estuvieran disponibles como código abierto, permitiendo a otros científicos probar y reproducir el método.